前回は、即値でシフトのビット数を指定できるSIMD命令のあまりの多さに、その特徴を表に整理するところで力つきました。ようやく今回から実機練習に戻ります。まずは「一番簡単な」シフトから。まあ後に控えている奴らを考えたら素直で分かり易いです。単純な左シフトと右シフトです。対称な２命令かと思えば、A64がそんな筈ないっと。
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※実機動作確認には以下を使用しております。
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- Raspberry Pi 4 model B、Cortex-A72コア(ARMv8-A)
- Raspberry Pi OS (64bit) bullseye
- gcc (Debian 10.2.1-6) 10.2.1 20210110
ARMv8もいろいろレベルがあり、Arm Cortex-A72はARMv8の中でもベーシックな（命令数の少ない）ARMv8p0です。
※A64の最新のマニュアルは以下でダウンロード可能です。
Arm Architecture Reference Manual for A-profile architecture
今回練習の３命令
今回練習の３命令を前回の大きな表から抜き出すと以下のようです。
Lft(左シフト）にX印がついていて後は何も属性のないSHL命令こそ、一族の中で一番素直な左シフト命令です。一方Rgt（右シフト）にX印がついている方は２命令あります。SSHRとUSHRです。SSHRはSgn(符号付）、USHRはUsn（符号無）ということでデータの符号によって動作が異なります。このぐらい、可愛いもんか。
実験につかったアセンブリ言語記述の被テスト関数
例によって手抜きの関数プロローグ、エピローグ無の被テスト関数のソースが以下に。単純な命令なので、SIMD要素の幅は、バイト、ハーフワード、ワード、ダブルワードをとれるのですが、例によって手抜きでワード（３２ビット）のみ練習してます。シフト量は16ビットきめうちです。まあ4ビットの倍数がHEX表記したときに見やすいからね。。。
.globl shl4V, sshr4V, ushr4V
.text
.balign 4
shl4V:
ld1 {v0.4S, v1.4S}, [x0]
shl v0.4S, v1.4S, #16
st1 {v0.4S}, [x0]
ret
sshr4V:
ld1 {v0.4S, v1.4S}, [x0]
sshr v0.4S, v1.4S, #16
st1 {v0.4S}, [x0]
ret
ushr4V:
ld1 {v0.4S, v1.4S}, [x0]
ushr v0.4S, v1.4S, #16
st1 {v0.4S}, [x0]
ret
C言語記述のmain関数
上記のアセンブリ言語関数を呼び出すmain関数が以下に。SSHRは符号付、USHRは符号無と扱うデータの本来の素性は異なりますが、アセンブラにまで来てもらえれば、C言語レベルの変数型などなすすべもなし、ということで、C言語レベルでは皆 uint32_t で宣言してます。手抜き。
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <math.h>
#define MAXMEM (8)
uint32_t TargetMEM[MAXMEM];
extern void shl4V(uint32_t *);
extern void sshr4V(uint32_t *);
extern void ushr4V(uint32_t *);
void initTGT() {
TargetMEM[0] = 0x0;
TargetMEM[1] = 0x0;
TargetMEM[2] = 0x0;
TargetMEM[3] = 0x0;
TargetMEM[4] = 0x07654321;
TargetMEM[5] = 0x87654321;
TargetMEM[6] = 0x5A5A5A5A;
TargetMEM[7] = 0xFFFFFFFF;
}
void dumpTGT(const char *arg) {
printf("%s\n", arg);
for (int i=0; i<4; i++) {
printf("%02d: %08x\n", i, TargetMEM[i]);
}
}
int main(void) {
initTGT();
shl4V(TargetMEM);
dumpTGT("shl v0.4S, V1.4S, #16");
initTGT();
sshr4V(TargetMEM);
dumpTGT("sshr v0.4S, V1.4S, #16");
initTGT();
ushr4V(TargetMEM);
dumpTGT("ushr v0.4S, V1.4S, #16");
return 0;
}
実機実行結果の確認
以下のようにしてビルドして実行しています。
$ gcc -g -O0 simdSFTImm2.c simdSFTImm2.s $ ./a.out
実行結果が以下に。
予定通りの実行結果よの。左シフトは符号など関係なく下からゼロ詰め。右シフトは、符号付きなら符号ビットが保存されるし、符号無ならゼロ詰めされるっと。このくらいならお惚け老人も間違えることはあるまいて。でも次回からが思いやられるな。